[發明專利]使用有機蒸汽除去電極材料和電池芯中的水的處理設備

有效

• 申請號: 201711498465.4
• 申請日: 2017-12-29
• 公開（公告）號: CN108306050B
• 公開（公告）日: 2021-08-24
• 發明（設計）人: 劉海晶;吳美遠;吁志強;張修勝
• 申請（專利權）人: 通用汽車環球科技運作有限責任公司
• 主分類號: H01M10/058
• 分類號: H01M10/058
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 劉楨;鄧雪萌

箱體形式的反應容器被設定大小以緊密包含鋰基或鈉基電池或電容器的電極元件或芯電池元件，用于使放置在反應容器中的電極材料與惰性載氣的流動的氣流和水的有機溶劑的蒸汽接觸以從要用非水電解質溶液滲入的多孔電極材料元件中除去殘余的水。提供了互補設備，用于使用載氣和有機蒸汽的預定部分以預定的溫度、壓力和流速將氣流輸送到反應容器。

技術領域

公開了用于引導和使得載氣和水混溶性有機化合物（例如，乙醇）的氣體的氣態混合流經電極或電池芯的組件中的顆粒狀電極材料用于除去電池或電容器電池材料中的殘余水的處理設備。通過使用設備裝置來管理流動流的組成、溫度和壓力以及其流量和路徑，使得在將非水電解質溶液添加到電池材料之前，從電池材料中有效地除去殘余水。

相關申請的交叉引用

本公開的一些發明人也是2015年6月30日在中國國家知識產權局提交的標題為“用于降低電池材料中的殘余水含量的方法”的PCT/CN2015/082753的發明人，本相關申請的內容在本文中呈現，并且該相關專利申請的全部文本和附圖通過引用并入本文。

背景技術

二次或可再充電的鋰離子電池或鋰硫電池經常用于許多固定和便攜式設備，例如在消費電子、汽車和航空航天工業中遇到的那些設備。鋰電池由于各種原因而受歡迎，包括相對較高的能量密度、與其他類型的可再充電電池相比不存在任何記憶效應、相對較低的內部電阻以及不使用時的低自放電率。鋰電池在其有效使用壽命中經歷反復功率循環的能力使其成為有吸引力和可靠的電源。使用相容電極組合物將非水電解質溶液用于這種電池和電容器中。在材料處理期間獲得的從電極、隔板或電解質材料中攜帶進入電池或電容器材料的任何水可能對電化學電池材料的性能或電池、電容器或混合電池電容器電池的壽命具有不利影響。

在鋰基電池大于硬幣形電池的應用中，電池組件通常包括預定數量（例如，十至十五個）類似形狀的正電極和負電極，該正電極和負電極被組裝（例如，線性堆疊）到類插入形狀的多孔隔板的交替裝置中。負電極（電池放電期間的陽極）通常由混合有較小導電碳顆粒的活性負電極材料的樹脂結合顆粒的多孔層形成。多孔負電極材料層通常樹脂結合到銅集電體箔的相對側。類似地，正電極（在電池放電期間的陰極）通常由混合有較小的導電碳顆粒的活性正電極材料的樹脂結合顆粒的多孔層形成。多孔正電極材料層通常樹脂結合到鋁集流體箔的相對側。通常，隔板是諸如聚丙烯的聚合物材料的多孔層。在其它鋰基電池組件中，相對較長的正電極片、插入的多孔隔板片和負電極片分別卷成電池或電容器結構，其中的每個都具有相似的預定長度和寬度。組裝的電池結構被放置在合適的薄壁容器中，并且小心地將容器填充上溶解在相容的非水溶劑中的合適的鋰電解質鹽溶液。然后密封容器，通常只有電極端子從容器延伸出并暴露在環境氣氛中。

電極材料、電極、電極和隔板的電池芯組件的制備需要在經過嚴格管理的、非常低濕度的空氣-氣氛工作環境下工作（例如，約0.1％至0.2％的相對濕度，R.H.），以確保組合電池的殘余水含量降低并保持在合適的低水平，優選小于約600 ppm的活性電極材料。這種低濕度環境的制備和維護費用昂貴，而且工人通常需要特殊的服裝。標識的PCT專利申請公開了用于從電極材料或電極或電池芯中除去殘余水的方法，所述電極材料或電池芯已經在更常規（并且維護成本更低）的工作環境中處理，其中環境空氣的相對濕度為例如，約百分之二十。所公開的方法提供了用于在制備電極的一個或多個所選階段以及電池組或電容器組件的一個或多個所選階段從電池或電容器材料除去殘余水的相對較低成本和有用的方法。